New drying dynamics considering orientation and deformation in dispersion films containing micro- and nanoparticles formed by coating

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本研究は単純なナノ粒子分散系から可塑性などを持つより複雑な系までを用いた液膜形成における塗布・乾燥現象を解明することを目的としている．①開発・確立に取り組んできた体積分率分布測定手法が適用可能な範囲の解明，②内部状態が異なる懸濁液に往復塗布を与え作成した膜に対する乾燥の影響解明，③より複雑な物質の乾燥現象における知識・手法等の取得に取り組んだ．体積分率の上昇に伴い透過光強度比が単調増加する傾向は，粒子径30nm程度までであれば撮影媒体や液膜の状態によらず得られることが分かった．ここで得られた校正式を用いて乾燥過程における体積分率分布変化を観察すると，分散液が高い初期体積分率，大きい粒子径を持つほどdrying front付近における体積分率が高くなる傾向を示した．しかし，本測定手法においては粒子径が30nm程度以上になると発生する散乱が無視できない程度になり，測定精度が保証できないことが明らかとなった．また，分散状態の異なる懸濁液を用いて，ガラス基板上に滴下したのちに往復塗布を与えて乾燥させ膜を形成すると，良い分散状態を持つサンプルでは均一な膜が得られることが分かった．その傾向は往復の条件を変化させても同様であった．乾燥に伴って分散状態が良化するようなサンプルにおいては，膜形成後に不均一だったものが乾燥過程で均一になる様子が観察された．よって，サンプルの分散状態が乾燥膜の均一性に大きな影響を与えることが示唆された．以上に加えて，英国のケンブリッジ大学のRouth教授の研究室に留学を行い，ポリマーの乾燥にかかわる知識・技術の習得を行った．Latex polymerに含まれるZnOなどの状態が変化することで形成膜の均一性やその引張強さが変化することを見出した．加えて，サンプルを塗布する基板の材質や表面粗さが均一性などへ影響を与えることが示唆された．